(57)【要約】  タングステンを含有する基板をケミカルメカニカルポリッシングするためのプロセスは、基板を提供する工程；水、酸化剤、グアーガム、ジカルボン酸、鉄イオン源、コロイダルシリカ砥粒、及び、任意選択的に、ｐＨ調整剤を含有する、研磨組成物を提供する工程；研磨表面を有するケミカルメカニカルポリッシングパッドを提供する工程；ポリッシングパッドと基板との間の界面において動的接触を創出する工程；並びに、研磨組成物を、研磨表面上へ、ポリッシングパッドと基板との間の界面において又はその近傍において施用して、タングステンの少なくとも一部を除去する工程を含む。該プロセスは、静的コロージョン速度を低減し、かつ、タングステンのディッシング及び下層の絶縁体のエロージョンを抑制することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
タングステンをケミカルメカニカルポリッシングする方法であって：
タングステン及び絶縁体を含む基板を提供すること；
初期成分として：
水；
酸化剤；
グアーガム；
コロイダルシリカ砥粒；
ジカルボン酸，
鉄（ＩＩＩ）イオン源；及び
任意選択的に、ｐＨ調整剤を含む、ケミカルメカニカルポリッシング組成物を提供すること；
研磨表面を有するケミカルメカニカルポリッシングパッドを提供すること；
ケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との間の界面において動的接触を創出すること；並びに
ケミカルメカニカルポリッシング組成物を、ケミカルメカニカルポリッシングパッドの研磨表面上へ、ケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との間の界面において又はその近傍において施用して、タングステンの少なくとも一部を除去することを含む、方法。
【請求項２】
提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物が、２００ｍｍ研磨機上、毎分８０回転のプラテン速度、毎分８１回転のキャリヤ速度、１２５ｍＬ／分のケミカルメカニカルポリッシング組成物流量、２１．４ｋＰａの公称ダウンフォースで１，０００Å／分以上のタングステン除去速度を有し；かつ、ケミカルメカニカルポリッシングパッドが、ポリマー中空コア微粒子を含有するポリウレタン研磨層及びポリウレタン含浸不織布サブパッドを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物が、初期成分として：
水；
０．０１乃至１０重量％の酸化剤（酸化剤は、過酸化水素である）；
５０乃至１０００ｐｐｍのグアーガム；
０．０１乃至１０重量％のコロイダルシリカ砥粒；
１乃至２，６００ｐｐｍのジカルボン酸；
１００乃至１，０００ｐｐｍの鉄（ＩＩＩ）イオン源（鉄（ＩＩＩ）イオン源は、硝酸鉄九水和物である）；及び
任意選択的に、ｐＨ調整剤を含み；
ケミカルメカニカルポリッシング組成物が１乃至７のｐＨを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物が、２００ｍｍ研磨機上、毎分８０回転のプラテン速度、毎分８１回転のキャリヤ速度、１２５ｍＬ／分のケミカルメカニカルポリッシング組成物流量、２１．４ｋＰａの公称ダウンフォースで１，０００Å／分以上のタングステン除去速度を有し；かつ、ケミカルメカニカルポリッシングパッドが、ポリマー中空コア微粒子を含有するポリウレタン研磨層及びポリウレタン含浸不織布サブパッドを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物が、初期成分として：
水；
０．１乃至５重量％の酸化剤（酸化剤は、過酸化水素である）；
５０乃至５００ｐｐｍのグアーガム；
０．０５乃至７．５重量％のコロイダルシリカ砥粒；
１００乃至１，４００ｐｐｍのジカルボン酸；
１５０乃至７５０ｐｐｍの鉄（ＩＩＩ）イオン源（鉄（ＩＩＩ）イオン源は、硝酸鉄である）；及び
任意選択的に、ｐＨ調整剤を含み；
ケミカルメカニカルポリッシング組成物が１．５乃至４．５のｐＨを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物が、２００ｍｍ研磨機上、毎分８０回転のプラテン速度、毎分８１回転のキャリヤ速度、１２５ｍＬ／分のケミカルメカニカルポリッシング組成物流量、２１．４ｋＰａの公称ダウンフォースで１，０００Å／分以上のタングステン除去速度を有し；かつ、ケミカルメカニカルポリッシングパッドが、ポリマー中空コア微粒子を含有するポリウレタン研磨層及びポリウレタン含浸不織布サブパッドを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物が、初期成分として：
水；
０．１乃至３重量％の酸化剤（酸化剤は、過酸化水素である）；
１００乃至２５０ｐｐｍのグアーガム；
０．１乃至５重量％のコロイダルシリカ砥粒；
１２０乃至１，３５０ｐｐｍのジカルボン酸（ジカルボン酸は、マロン酸である）；
２００乃至５００ｐｐｍの鉄（ＩＩＩ）イオン源（鉄（ＩＩＩ）イオン源は、硝酸鉄である）；及び
任意選択的に、ｐＨ調整剤を含み；
ケミカルメカニカルポリッシング組成物が１．５乃至３．５のｐＨを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物が、２００ｍｍ研磨機上、毎分８０回転のプラテン速度、毎分８１回転のキャリヤ速度、１２５ｍＬ／分のケミカルメカニカルポリッシング組成物流量、２１．４ｋＰａの公称ダウンフォースで１，０００Å／分以上のタングステン除去速度を有し；かつ、ケミカルメカニカルポリッシングパッドが、ポリマー中空コア微粒子を含有するポリウレタン研磨層及びポリウレタン含浸不織布サブパッドを含む、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、下層の絶縁体のエロージョンを抑制すると共にタングステンのディッシングを抑制し、かつ、静的コロージョン速度を低減するための、タングステンのケミカルメカニカルポリッシングの分野を対象とする。より具体的には、本発明は、下層の絶縁体のエロージョンを抑制すると共にタングステンのディッシングを抑制し、かつ、コロージョン速度を低減するための、タングステンのケミカルメカニカルポリッシングのための方法であって：タングステンを含有する基板を提供すること；初期成分として：水；酸化剤；グアーガム；ジカルボン酸、鉄イオン源；コロイダルシリカ砥粒；及び、任意選択的に、ｐＨ調整剤を含有する、研磨組成物を提供すること；研磨表面を有するケミカルメカニカルポリッシングパッドを提供すること；ポリッシングパッドと基板との間の界面において動的接触を創出すること；並びに、研磨組成物を、研磨表面上へ、ポリッシングパッドと基板との間の界面において又はその近傍において施用することによって、タングステンの一部が基板から研磨除去される、方法を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
集積回路及び他の電子デバイスの製造において、導電材料、半導体材料及び絶縁材料の複数層が、半導体ウェーハの表面に堆積されたり表面から除去されたりする。導電材料、半導体材料、及び絶縁材料の薄層は、多くの堆積技術によって堆積することができる。近代的加工における一般的な堆積技術には、スパッタリングとしても知られている物理蒸着法（ＰＶＤ）、化学蒸着法（ＣＶＤ）、プラズマ増強化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ）、及び電気化学めっき法（ＥＣＰ）が含まれる。
【０００３】
材料の層が連続的に堆積及び除去されるにつれて、ウェーハの最上表面は非平面になる。後続の半導体加工（例えば、メタライゼーション）にはウェーハが平坦面を有することが必要であるため、ウェーハを平坦化する必要がある。平坦化は、粗面、凝集した材料、結晶格子損傷、スクラッチ及び汚染された層又は材料のような、望ましくない表面トポグラフィー及び表面欠陥を除去するのに有用である。
【０００４】
ケミカルメカニカルプラナリゼーション、又はケミカルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）は、半導体ウェーハのような基板を平坦化するために使用される一般的な技術である。従来のＣＭＰでは、ウェーハはキャリアアセンブリ上に取り付けられ、ＣＭＰ装置内でポリッシングパッドと接触して配置される。このキャリアアセンブリは、ウェーハに制御可能な圧力を提供して、ウェーハをポリッシングパッドに押し付ける。このパッドは、外部駆動力によってウェーハに対して移動（例えば、回転）する。それと同時に、研磨組成物（「スラリー」）又は他の研磨溶液が、ウェーハとポリッシングパッドとの間に提供される。かくして、ウェーハ表面は、パッド表面及びスラリーの化学的及び機械的作用によって研磨され、平坦化される。
【０００５】
エレクトロニクス産業における基板は、半導体基材が相互接続構造の複数層を含む高い集積度を持つ。その層及び構造は、単結晶シリコン、多結晶質シリコン、オルトケイ酸テトラエチル、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、タングステン、チタン、窒化チタン並びに種々の他の導電材料、半導体材料及び絶縁材料のような、多種多様な材料を含む。これらの基板には、最終的多層化相互接続構造を形成するためのＣＭＰを含む種々の加工工程が必要であるため、意図する用途に応じた具体的な材料に選択的な研磨組成物及び加工を利用することが非常に望ましいことが頻繁にある。残念ながら、そのような研磨組成物は、導電材料の過度なディッシングを引き起こし、それが絶縁材料のエロージョンを導く可能性がある。そのようなディッシング及びエロージョンから生じ得るトポグラフィーの欠陥は、導電材料又は絶縁材料の下部に堆積されるバリア層材料のような追加的材料の基板表面からの不均一な除去を更に導き、望ましい品質に満たない基板表面を生産し、それが集積回路の性能に負の影響を与える可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ケミカルメカニカルポリッシングは、集積回路設計におけるタングステン配線及びコンタクトプラグの形成中にタングステンを研磨するための好ましい方法となっている。タングステンは、コンタクト／ビアプラグのために集積回路設計において頻繁に使用される。典型的には、コンタクト又はビアホールは基板上の絶縁層を通過するように形成され、下層の部品、例えば第一レベルメタライゼーション又は配線の領域を露出させる。残念ながら、タングステンを研磨するために使用される多くのＣＭＰスラリーは、ディッシングの問題を引き起こす。ディッシングの深刻度は様々であり得るが、典型的には、ＴＥＯＳのような下層の絶縁材料のエロージョンを引き起こすほどかなり深刻である。
【０００７】
タングステンのような金属の研磨に伴う別の問題がコロージョンである。金属のコロージョンは、ＣＭＰの一般的な副作用である。ＣＭＰ加工中、基板の表面に残る金属研磨スラリーは、ＣＭＰの効果を超えて基板を腐食し続ける。コロージョンが望まれるときもあるが、大半の半導体加工において、コロージョンは低減又は抑制されるべきものである。コロージョンはまた、孔食やキーホーリングのような表面欠陥の原因にもなり得る。これらの表面欠陥は、半導体デバイスの最終特性に大きく影響を及ぼし、その有用性を損なう。それゆえ、タングステンのディッシング及び下層の絶縁材料（例えば、ＴＥＯＳ）のエロージョンを抑制し、かつ、静的コロージョン速度をも低減する、タングステンのためのＣＭＰポリッシング法及び組成物が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明の概要
本発明は、タングステンをケミカルメカニカルポリッシングする方法であって：タングステン及び絶縁体を含む基板を提供すること；初期成分として：水；酸化剤；グアーガム；コロイダルシリカ砥粒；ジカルボン酸又はその塩；鉄（ＩＩＩ）イオン源；及び、任意選択的に、ｐＨ調整剤を含む、ケミカルメカニカルポリッシング組成物を提供すること；研磨表面を有するケミカルメカニカルポリッシングパッドを提供すること；ケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との間の界面において動的接触を創出すること；並びに、ケミカルメカニカルポリッシング組成物を、ケミカルメカニカルポリッシングパッドの研磨表面上へ、ケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との間の界面において又はその近傍において施用することを含み；タングステンの一部が基板から研磨除去される、方法を提供する。
【０００９】
本発明は、タングステンを研磨するケミカルメカニカル法であって：タングステン及び絶縁体を含む基板を提供すること；初期成分として：水；酸化剤；グアーガム；負のゼータ電位を有するコロイダルシリカ砥粒；ジカルボン酸又はその塩；鉄（ＩＩＩ）イオン源；及び、任意選択的に、ｐＨ調整剤を含む、ケミカルメカニカルポリッシング組成物を提供すること；研磨表面を有するケミカルメカニカルポリッシングパッドを提供すること；ケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との間の界面において動的接触を創出すること；並びに、ケミカルメカニカルポリッシング組成物を、ケミカルメカニカルポリッシングパッドの研磨表面上へ、ケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との間の界面において又はその近傍において施用することを含み；タングステンの一部が基板から研磨除去され；提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物が、２００ｍｍ研磨機上、毎分８０回転のプラテン速度、毎分８１回転のキャリヤ速度、１２５ｍＬ／ｍｉｎのケミカルメカニカルポリッシング組成物流量、２１．４ｋＰａの公称ダウンフォースで≧１，０００Å／ｍｉｎのタングステン除去速度を有し；そして、ケミカルメカニカルポリッシングパッドが、ポリマー中空コア微粒子を含有するポリウレタン研磨層及びポリウレタン含浸不織布サブパッドを含む、方法を提供する。
【００１０】
本発明は、タングステンを研磨するケミカルメカニカル法であって：タングステン及び絶縁体を含む基板を提供すること；初期成分として：水；酸化剤；少なくとも５０ｐｐｍの量のグアーガム；負のゼータ電位を有するコロイダルシリカ砥粒；マロン酸又はその塩；鉄（ＩＩＩ）イオン源；及び、任意選択的に、ｐＨ調整剤を含む、ケミカルメカニカルポリッシング組成物を提供すること；研磨表面を有するケミカルメカニカルポリッシングパッドを提供すること；ケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との間の界面において動的接触を創出すること；並びに、ケミカルメカニカルポリッシング組成物を、ケミカルメカニカルポリッシングパッドの研磨表面上へ、ケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との間の界面において又はその近傍において施用することを含み；タングステンの一部が基板から研磨除去され；提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物が、２００ｍｍ研磨機上、毎分８０回転のプラテン速度、毎分８１回転のキャリヤ速度、１２５ｍＬ／ｍｉｎのケミカルメカニカルポリッシング組成物流量、２１．４ｋＰａの公称ダウンフォースで≧１，０００Å／ｍｉｎのタングステン除去速度を有し；ケミカルメカニカルポリッシングパッドが、ポリマー中空コア微粒子を含有するポリウレタン研磨層及びポリウレタン含浸不織布サブパッドを含む、方法を提供する。
【００１１】
本発明は、タングステンをケミカルメカニカルポリッシングする方法であって：タングステン及び絶縁体を含む基板を提供すること；初期成分として：水；０．０１〜１０ｗｔ％の酸化剤（酸化剤は、過酸化水素である）；５０ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍのグアーガム；０．０１〜１０ｗｔ％の負のゼータ電位を有するコロイダルシリカ砥粒；１００〜１，４００ｐｐｍのマロン酸又はその塩；１００〜１，０００ｐｐｍの鉄（ＩＩＩ）イオン源（鉄（ＩＩＩ）イオン源は、硝酸鉄九水和物である）；及び、任意選択的に、ｐＨ調整剤を含む、ケミカルメカニカルポリッシング組成物を提供すること；（ケミカルメカニカルポリッシング組成物は、１〜７のｐＨを有する）；研磨表面を有するケミカルメカニカルポリッシングパッドを提供すること；ケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との間の界面において動的接触を創出すること；並びに、ケミカルメカニカルポリッシング組成物を、ケミカルメカニカルポリッシングパッドの研磨表面上へ、ケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との間の界面において又はその近傍において施用することを含み；タングステンの一部が基板から研磨除去される、方法を提供する。
【００１２】
本発明は、タングステンをケミカルメカニカルポリッシングする方法であって：タングステン及び絶縁体を含む基板を提供すること；初期成分として：水；１〜３ｗｔ％の酸化剤（酸化剤は、過酸化水素である）；５０〜５００ｐｐｍのグアーガム、０．２〜２ｗｔ％の負の表面電荷を有するコロイダルシリカ砥粒；１２０〜１，３５０ｐｐｍのマロン酸；２５０〜４００ｐｐｍの鉄（ＩＩＩ）イオン源（鉄（ＩＩＩ）イオン源は、硝酸鉄九水和物である）；及び、任意選択的に、ｐＨ調整剤を含む、ケミカルメカニカルポリッシング組成物を提供すること；（ケミカルメカニカルポリッシング組成物は、２〜２．５のｐＨを有する）；研磨表面を有するケミカルメカニカルポリッシングパッドを提供すること；ケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との間の界面において動的接触を創出すること；並びに、ケミカルメカニカルポリッシング組成物を、ケミカルメカニカルポリッシングパッドの研磨表面上へ、ケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との間の界面において又はその近傍において施用することを含み；タングステンの一部が基板から研磨除去される、方法を提供する。
【００１３】
前述の本発明の方法は、グアーガムを含む、ケミカルメカニカルポリッシング組成物を使用するのであるが、このグアーガムがタングステンを研磨し、下層の絶縁体のエロージョンを抑制すると共にタングステンのディッシングを抑制するのである。本方法はまた、静的コロージョン速度を低減する。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
発明の詳細な説明
本明細書全体を通して使用される場合、以下の略称は、文脈によって別途指示されない限り以下の意味を有する：℃＝摂氏度；ｇ＝グラム；Ｌ＝リットル；ｍＬ＝ミリリットル；μ＝μｍ＝ミクロン；ｋＰａ＝キロパスカル；Å＝オングストローム；ｍＶ＝ミリボルト；ＤＩ＝脱イオン；ｐｐｍ＝１００万分の１＝ｍｇ／Ｌ；ｍｍ＝ミリメートル；ｃｍ＝センチメートル；ｍｉｎ＝分；ｒｐｍ＝毎分回転数；ｌｂ＝ポンド；ｋｇ＝キログラム；Ｗ＝タングステン；ＰＯ＝プロピレンオキシド；ＥＯ＝エチレンオキシド；ＩＣＰ−ＯＥＳ＝誘導結合プラズマ発光分光分析法；ｗｔ％＝重量パーセント；及びＲＲ＝除去速度。
【００１５】
用語「ケミカルメカニカルポリッシング」又は「ＣＭＰ」は、化学的及び機械的な力のみによって基板が研磨されるプロセスをいい、基板に電気バイアスが印加されるエレクトロケミカルメカニカルポリッシング（ＥＣＭＰ）とは区別される。用語「グアーガム」は、糖であるガラクトース及びマンノースから構成される多糖であって、その骨格が、直鎖状のβ  １，４連結型マンノース残基であり、それにガラクトース残基が二個目のマンノース毎に１，６連結して短い側鎖分岐を形成している、多糖を意味する。用語「デンプン」は、グリコシド結合によって接続された多数のグルコース単位から構成される多糖を意味する。用語「ＴＥＯＳ」は、オルトケイ酸テトラエチル（Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）から形成される二酸化ケイ素を意味する。用語「ａ」及び「ａｎ」は、単数形と複数形のいずれをもいう。全ての百分率は、別途指示されない限り重量百分率である。全ての数値範囲は、閾値を含み、かつ、そのような数値範囲が合計して１００％になるように制約されることが論理的である以外は、任意の順序で組み合わせ可能である。
【００１６】
本発明の基板を研磨する方法は、酸化剤；グアーガム；コロイダルシリカ砥粒；ジカルボン酸又はその塩；鉄（ＩＩＩ）イオン源；及び、任意選択的に、ｐＨ調整剤を含有するケミカルメカニカルポリッシング組成物を使用して、タングステンのディッシング、下層の絶縁材料のエロージョンを抑制し、コロージョン速度を低減しながら、基板表面からのタングステンの除去を提供する。
【００１７】
好ましくは、本発明の基板を研磨する方法は、基板を提供すること（基板は、タングステン及び絶縁体を含む）；初期成分として：水；好ましくは少なくとも０．０１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の量、より好ましくは０．１ｗｔ％〜５ｗｔ％の量、更により好ましくは１ｗｔ％〜３ｗｔ％の量の酸化剤；好ましくは少なくとも５０ｐｐｍ、より好ましくは５０ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍ、なおより好ましくは５０ｐｐｍ〜５００ｐｐｍ、更により好ましくは１００ｐｐｍ〜２５０ｐｐｍの量のグアーガム；好ましくは０．０１ｗｔ％〜１０ｗｔ％、より好ましくは０．０５ｗｔ％〜７．５ｗｔ％、なおより好ましくは０．１ｗｔ％〜５ｗｔ％、更により好ましくは０．２ｗｔ％〜２ｗｔ％の量のコロイダルシリカ砥粒；好ましくは１００ｐｐｍ〜１４００ｐｐｍ、より好ましくは１２０ｐｐｍ〜１３５０ｐｐｍの量のジカルボン酸、その塩又はそれらの混合物；鉄（ＩＩＩ）イオン源、好ましくは、硝酸鉄九水和物である鉄（ＩＩＩ）イオン源；及び、任意選択的に、ｐＨ調整剤を含む、好ましくは、これらからなる、ケミカルメカニカルポリッシング組成物を提供すること；（好ましくは、ケミカルメカニカルポリッシング組成物は、１〜７；より好ましくは１．５〜４．５；更により好ましくは１．５〜３．５；最も好ましくは２〜２．５のｐＨを有する）；研磨表面を有するケミカルメカニカルポリッシングパッドを提供すること；ケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との間の界面において動的接触を創出すること；並びに、ケミカルメカニカルポリッシング組成物を、ケミカルメカニカルポリッシングパッドの研磨表面上へ、ケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との間の界面において又はその近傍において施用することを含み；タングステンの少なくとも一部が基板から研磨除去される、方法を提供する。
【００１８】
好ましくは、本発明の基板を研磨する方法において、基板は、タングステン及び絶縁体を含む。より好ましくは、提供される基板は、タングステン及び絶縁体を含む半導体基板である。最も好ましくは、提供される基板は、ＴＥＯＳのような絶縁体中に形成されたホール及びトレンチの少なくとも１つの内に堆積されたタングステンを含む半導体基板である。
【００１９】
好ましくは、本発明の基板を研磨する方法において、初期成分として、提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物中に含有される水は、付随的不純物を制限するために、脱イオン水及び蒸留水の少なくとも１つである。
【００２０】
好ましくは、本発明の基板を研磨する方法において、提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物は、初期成分として、酸化剤を含有し、その酸化剤は、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、一過硫酸塩、ヨウ素酸塩、過フタル酸マグネシウム、過酢酸及び他の過酸、過硫酸塩、臭素酸塩、過臭素酸塩、過硫酸塩、過酢酸、過ヨウ素酸塩、硝酸塩、鉄塩、セリウム塩、Ｍｎ（ＩＩＩ）、Ｍｎ（ＩＶ）及びＭｎ（ＶＩ）塩、銀塩、銅塩、クロム塩、コバルト塩、ハロゲン、次亜塩素酸塩並びにそれらの混合物からなる群より選択される。より好ましくは、酸化剤は、過酸化水素、過塩素酸塩、過臭素酸塩；過ヨウ素酸塩、過硫酸塩及び過酢酸から選択される。最も好ましくは、酸化剤は、過酸化水素である。
【００２１】
好ましくは、本発明の基板を研磨する方法において、提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物は、初期成分として、０．０１〜１０ｗｔ％、より好ましくは０．１〜５ｗｔ％；最も好ましくは１〜３ｗｔ％の酸化剤を含有する。
【００２２】
好ましくは、本発明の基板を研磨する方法において、提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物は、初期成分として、鉄（ＩＩＩ）イオン源を含有する。より好ましくは、本発明の方法において、提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物は、初期成分として、鉄（ＩＩＩ）イオン源を含有し、鉄（ＩＩＩ）イオン源は、鉄（ＩＩＩ）塩からなる群より選択される。最も好ましくは、本発明の方法において、提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物は、初期成分として、鉄（ＩＩＩ）イオン源を含有し、鉄（ＩＩＩ）イオン源は、硝酸鉄九水和物（Ｆｅ（ＮＯ３）３・９Ｈ２Ｏ）である。
【００２３】
好ましくは、本発明の基板を研磨する方法において、提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物は、初期成分として、ケミカルメカニカルポリッシング組成物へ、１〜２００ｐｐｍ、好ましくは５〜１５０ｐｐｍ、より好ましくは７．５〜１２５ｐｐｍ、最も好ましくは１０〜１００ｐｐｍの鉄（ＩＩＩ）イオンを導入するのに十分な鉄（ＩＩＩ）イオン源を含有する。
【００２４】
好ましくは、本発明の基板を研磨する方法において、提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物は、初期成分として、鉄（ＩＩＩ）イオン源を含有する。より好ましくは、本発明の基板を研磨する方法において、提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物は、初期成分として、１００〜１，０００ｐｐｍ、好ましくは１５０〜７５０ｐｐｍ、より好ましくは２００〜５００ｐｐｍ、最も好ましくは２５０〜４００ｐｐｍの鉄（ＩＩＩ）イオン源を含有する。最も好ましくは、本発明の基板を研磨する方法において、提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物は、初期成分として、１００〜１，０００ｐｐｍ、好ましくは１５０〜７５０ｐｐｍ、より好ましくは２００〜５００ｐｐｍ、最も好ましくは２５０〜４００ｐｐｍの鉄（ＩＩＩ）イオン源を含有し、鉄（ＩＩＩ）イオン源は、硝酸鉄九水和物（Ｆｅ（ＮＯ３）３・９Ｈ２Ｏ）である。
【００２５】
好ましくは、本発明の基板を研磨する方法において、提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物は、初期成分として、グアーガムを含有する。好ましくは、本発明の基板を研磨する方法において、提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物は、初期成分として、少なくとも５０ｐｐｍ、より好ましくは５０ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍ、なおより好ましくは５０ｐｐｍ〜５００ｐｐｍ、更により好ましくは１００ｐｐｍ〜２５０ｐｐｍのグアーガムを含有する。最も好ましくは、本発明の方法において、提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物は、１００ｐｐｍ〜２００ｐｐｍのグアーガムを含有する。
【００２６】
好ましくは、本発明の基板を研磨する方法において、提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物は、負のゼータ電位を有するコロイダルシリカ砥粒を含有する。より好ましくは、本発明の基板を研磨する方法において、提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物は、永久的な負のゼータ電位を有するコロイダルシリカ砥粒を含有し、ケミカルメカニカルポリッシング組成物は、１〜７、好ましくは１．５〜４．５；より好ましくは１．５〜３．５；更により好ましくは２〜２．５のｐＨを有する。更により好ましくは、本発明の基板を研磨する方法において、提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物は、永久的な負のゼータ電位を有するコロイダルシリカ砥粒を含有し、ケミカルメカニカルポリッシング組成物は、−０．１ｍＶ〜−２０ｍＶのゼータ電位によって示された場合に、１〜７、好ましくは１．５〜４．５；より好ましくは１．５〜３．５；更により好ましくは２〜２．５のｐＨを有する。
【００２７】
好ましくは、本発明の基板を研磨する方法において、提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物は、初期成分として、コロイダルシリカ砥粒を含有し、そのコロイダルシリカ砥粒は、動的光散乱技術によって測定したとき、≦１００ｎｍ、好ましくは５〜１００ｎｍ；より好ましくは１０〜６０ｎｍ；最も好ましくは２０〜６０ｎｍの平均粒径を有する。
【００２８】
好ましくは、本発明の基板を研磨する方法において、提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物は、０．０１〜１０ｗｔ％、好ましくは０．０５〜７．５ｗｔ％、より好ましくは０．１〜５ｗｔ％、最も好ましくは０．２〜２ｗｔ％のコロイダルシリカ砥粒を含有する。好ましくは、コロイダルシリカ砥粒は、負のゼータ電位を有する。
【００２９】
好ましくは、本発明の基板を研磨する方法において、提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物は、初期成分として、ジカルボン酸を含有し、そのジカルボン酸は、マロン酸、シュウ酸、コハク酸、アジピン酸、マレイン酸、リンゴ酸、グルタル酸、酒石酸、それらの塩又はそれらの混合物を含むが、これらに限定されない。より好ましくは、本発明の基板を研磨する方法において、提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物は、初期成分として、ジカルボン酸を含有し、そのジカルボン酸は、マロン酸、シュウ酸、コハク酸、酒石酸、それらの塩及びそれらの混合物からなる群より選択される。更により好ましくは、提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物は、初期成分として、ジカルボン酸を含有し、そのジカルボン酸は、マロン酸、シュウ酸、コハク酸、それらの塩及びそれらの混合物からなる群より選択される。最も好ましくは、本発明の基板を研磨する方法において、提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物は、初期成分として、ジカルボン酸であるマロン酸又はその塩を含有する。
【００３０】
好ましくは、本発明の基板を研磨する方法において、提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物は、初期成分として、１〜２，６００ｐｐｍ、好ましくは１００〜１，４００ｐｐｍ、より好ましくは１２０〜１，３５０ｐｐｍ、更により好ましくは１３０〜１，１００ｐｐｍのジカルボン酸を含有し、そのジカルボン酸は、マロン酸、シュウ酸、コハク酸、アジピン酸、マレイン酸、リンゴ酸、グルタル酸、酒石酸、それらの塩又はそれらの混合物を含むが、これらに限定されない。より好ましくは、本発明の基板を研磨する方法において、提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物は、初期成分として、１〜２，６００ｐｐｍのマロン酸、その塩又はその混合物を含有する。最も好ましくは、本発明の基板を研磨する方法において、提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物は、初期成分として、１００〜１，４００ｐｐｍ、より好ましくは１２０〜１，３５０ｐｐｍ、更により好ましくは１３０〜１，３５０ｐｐｍのジカルボン酸であるマロン酸又はその塩を含有する。
【００３１】
好ましくは、本発明の基板を研磨する方法において、提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物は、１〜７のｐＨを有する。より好ましくは、本発明の基板を研磨する方法において、提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物は、１．５〜４．５のｐＨを有する。更により好ましくは、本発明の基板を研磨する方法において、提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物は、１．５〜３．５のｐＨを有する。最も好ましくは、本発明の基板を研磨する方法において、提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物は、２〜２．５のｐＨを有する。
【００３２】
好ましくは、本発明の基板を研磨する方法において、提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物は、ｐＨ調整剤を任意選択的に含有する。好ましくは、ｐＨ調整剤は、無機及び有機のｐＨ調整剤からなる群より選択される。好ましくは、ｐＨ調整剤は、無機酸及び無機塩基からなる群より選択される。より好ましくは、ｐＨ調整剤は、硝酸及び水酸化カリウムからなる群より選択される。最も好ましくは、ｐＨ調整剤は、水酸化カリウムである。
【００３３】
好ましくは、本発明の基板を研磨する方法において、提供されるケミカルメカニカルポリッシングパッドは、当技術分野において公知の任意の好適なポリッシングパッドとすることができる。当業者であれば、本発明の方法において使用するための適切なケミカルメカニカルポリッシングパッドを選択することができる。より好ましくは、本発明の基板を研磨する方法において、提供されるケミカルメカニカルポリッシングパッドは、織布及び不織布のポリッシングパッドから選択される。更により好ましくは、本発明の基板を研磨する方法において、提供されるケミカルメカニカルポリッシングパッドは、ポリウレタン研磨層を含む。最も好ましくは、本発明の基板を研磨する方法において、提供されるケミカルメカニカルポリッシングパッドは、ポリマー中空コア微粒子を含有するポリウレタン研磨層及びポリウレタン含浸不織布サブパッドを含む。好ましくは、提供されるケミカルメカニカルポリッシングパッドは、研磨表面上に少なくとも１つの溝を有する。
【００３４】
好ましくは、本発明の基板を研磨する方法において、提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物は、提供されるケミカルメカニカルポリッシングパッドの研磨表面上へ、ケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との間の界面において又はその近傍において施用される。
【００３５】
好ましくは、本発明の基板を研磨する方法において、提供されるケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との間の界面において、研磨される基板の表面に対して垂直に０．６９〜３４．５ｋＰａのダウンフォースで動的接触が創出される。
【００３６】
好ましくは、本発明の基板を研磨する方法において、提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物は、≧１，０００Å／ｍｉｎ；好ましくは≧１，５００Å／ｍｉｎ；より好ましくは≧２，０００Å／ｍｉｎのタングステン除去速度を有する。より好ましくは、本発明の基板を研磨する方法において、提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物は、≧１，０００Å／ｍｉｎ；好ましくは≧１，５００Å／ｍｉｎ；より好ましくは≧２，０００Å／ｍｉｎのタングステン除去速度；及び≧５のＷ／ＴＥＯＳ選択比を有する。更により好ましくは、本発明の基板を研磨する方法において、タングステンは、≧１，０００Å／ｍｉｎ；好ましくは≧１，５００Å／ｍｉｎ；より好ましくは≧２，０００Å／ｍｉｎの除去速度；及び５〜１５のＷ／ＴＥＯＳ選択比で基板から除去される。最も好ましくは、本発明の基板を研磨する方法において、タングステンは、２００ｍｍ研磨機上、毎分８０回転のプラテン速度、毎分８１回転のキャリヤ速度、１２５ｍＬ／ｍｉｎのケミカルメカニカルポリッシング組成物流量、２１．４ｋＰａの公称ダウンフォースで≧１，０００Å／ｍｉｎ；好ましくは≧１，５００Å／ｍｉｎ；より好ましくは≧２，０００Å／ｍｉｎの除去速度；及びＷ／ＴＥＯＳ選択比で基板から除去され；そして、ケミカルメカニカルポリッシングパッドは、ポリマー中空コア微粒子を含有するポリウレタン研磨層及びポリウレタン含浸不織布サブパッドを含む。
【００３７】
以下の例に示すように、本発明のグアーガムＣＭＰ法は、下層のＴＥＯＳのエロージョンを抑制すると共にタングステンのディッシングを抑制し、かつ、静的コロージョン速度を更に抑制する。
【実施例】
【００３８】
例１
スラリー配合
表１に列挙した量の成分（残部がＤＩ水である）を合わせ、４５ｗｔ％水酸化カリウムで組成物のｐＨを表１に列挙した最終ｐＨに調整することによって、この例のケミカルメカニカルポリッシング組成物を調製した。
【００３９】
【表１】
2019537245.tif 000002
【００４０】
例２
多糖ＣＭＰスラリーの静的コロージョン速度性能
Ｗブランケットウェーハ（１ｃｍ×４ｃｍ）をスラリー試料１５ｇ中に浸漬することによって静的コロージョン試験を実施した。１０分後、Ｗウェーハを試験スラリーから取り出した。その溶液を引き続き９，０００ｒｐｍで２０分間遠心分離して、スラリー粒子を除去した。その上清をＩＣＰ−ＯＥＳによって分析して、タングステンの量を重量で求めた。４ｃｍ２のエッチングウェーハ表面積を仮定して、Ｗの質量から静的コロージョン速度（Å／ｍｉｎ）を換算した。静的コロージョン試験の結果は、表２にある。
【００４１】
【表２】
2019537245.tif 000003
【００４２】
静的コロージョン速度試験の結果は、グアーガムを含有するケミカルメカニカルポリッシングスラリーが、対照スラリー（ＣＳ−１）及び多糖デンプンを含むスラリー（ＰＳ−１）よりも、Ｗ含有ウェーハにおける静的コロージョンを効果的に低減したことを示した。
【００４３】
例３
ケミカルメカニカルポリッシング  −  グアーガムＣＭＰスラリーのディッシング及びエロージョン性能
Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓの２００ｍｍ  ＭＩＲＲＡ（登録商標）研磨機に設置した２００ｍｍのブランケットウェーハ上で研磨実験を実施した。研磨除去速度実験は、２００ｍｍのブランケット１５ｋÅ厚のＴＥＯＳシートウェーハ＋Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｖａｌｌｅｙ  Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓから市販されているＷ、Ｔｉ、及びＴｉＮブランケットウェーハ上で実施した。特に断らない限り、全ての研磨実験は、ＩＣ１０１０（商標）ポリウレタンポリッシングパッドをＳＰ２３１０サブパッド（Ｒｏｈｍ  ａｎｄ  Ｈａａｓ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ＣＭＰ  Ｉｎｃ．から市販）と組み合わせて使用し、２１．４ｋＰａ（３．１ｐｓｉ）の典型的なダウン圧、１２５ｍＬ／ｍｉｎのケミカルメカニカルポリッシング組成物流量、８０ｒｐｍのテーブル回転速度及び８１ｒｐｍのキャリヤ回転速度で実施した。Ｋｉｎｉｋ  ＰＤＡ３３Ａ−３ダイアモンドパッドコンディショナー（Ｋｉｎｉｋ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販）を使用して、ポリッシングパッドをドレッシングした。そのポリッシングパッドを、コンディショナーと共に、８０ｒｐｍ（プラテン）／３６ｒｐｍ（コンディショナー）で、９．０  ｌｂ（４．１ｋｇ）のダウンフォースで１５分間、７．０  ｌｂ（３．２ｋｇ）のダウンフォースで１５分間ブレイクインした。ポリッシングパッドは、研磨に先立ち現場外で、７  ｌｂ（３．２ｋｇ）のダウンフォースを使用して２４秒間、更にコンディショニングした。ＴＥＯＳエロージョン深さは、研磨前後の膜厚をＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ  ＦＸ２００計測ツールを使用して測定することによって求めた。Ｗ除去及びディッシング速度は、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ  ＲＳ１００Ｃ計測ツールを使用して求めた。ウェーハは、表３Ａ及び３Ｂに示すような様々な標準ライン幅特徴を有していた。この例の表中、分子はＷを指し、分母はＴＥＯＳを指す。
【００４４】
【表３】
2019537245.tif 000004
【００４５】
【表４】
2019537245.tif 000005
【００４６】
全体的に見て、グアーガムを含んだスラリーは、デンプンを含んだスラリーをしのぐ改善された性能を示した。グアーガムスラリーは、Ｗの全体的に低減されたディッシング及びＴＥＯＳの低減されたエロージョンを示した。
【００４７】
例４
Ｗ、ＴＥＯＳ除去速度及びＷ、ＴＥＯＳ最大研磨温度
Ｗ及びＴＥＯＳ除去速度についての研磨実験は、実質的に例３に記載の通り、同じ装置及びパラメーターを使用して実施した。ウェーハは、Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｖａｌｌｅｙ  Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓから入手した。結果は、表４にある。
【００４８】
【表５】
2019537245.tif 000006
【００４９】
本発明のグアーガムケミカルメカニカルポリッシング組成物は、２０００Å／ｍｉｎを超える良好なＷ  ＲＲ及び良好なＷ／ＴＥＯＳ選択比を示した。
【国際調査報告】
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2019537245.tif 000008
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